不同光质照射对绿豆种子萌发及内源激素的影响

雷 桓，陈慧仁，余 丹，杨佳俊，吉 璐

（湖南第一师范学院，湖南 长沙 410205）

在绿豆芽苗菜的生产过程中，为了提高绿豆芽苗菜的产量，人们会添加一些化肥、农药、激素等物质，导致绿豆芽苗菜有毒物质含量超标，存在较大安全隐患。因此，选择一种健康、安全、环保的方法来调控绿豆芽的生长对其栽培至关重要。光照可以调控许多植物的生长发育。研究表明，光质、光强度和光周期都会在不同程度上影响豆类芽苗菜的种子萌发以及幼苗生长，其中光质的影响较为复杂[1]。

光质对种子萌发影响的相关研究大致可分为2类，一是研究不同光质对种子萌发的影响，二是研究不同光质比对种子萌发的影响。刘卫成等[2]研究表明，经过红光处理的黄瓜种子，发芽率明显上升；卢思等[3]研究表明，红光有利于三叶青新生茎的伸长，蓝光则有助于三叶青新生茎直径增大；姜勇等[4]研究表明，波长在591～750 nm 之间的光更加有利于提高紫茎泽兰种子的发芽率；孙洪助等[5]研究了不同红、蓝光配比对生菜种子萌发及幼苗生长的影响，发现红、蓝光比为2 ∶1 和4 ∶1 时效果较好；刘伟超[6]研究发现，大花萱草增殖阶段的最适光质比为红、蓝光质比为1 ∶1，大花萱草生根阶段的最适光质比为红、蓝光质比6 ∶4；刘青青等[7]研究发现，黑暗以及4 h 红 光—2 h远红光—2 h红光处理能促进杉木种子的萌发。光质对种子萌发影响的相关研究较多，但以绿豆为研究对象的报道较少。因此，笔者以绿豆种子为研究对象，探讨了红、橙、黄、绿、青、蓝、紫以及红外8种不同光质对绿豆种子萌发及内源激素的影响，以期为绿豆芽苗菜的生产提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试绿豆品种为科尔沁小绿豆。不同光质照射试验在规格大小一致的避光黑箱中进行。各种颜色光质由5 mm 圆头有边发光二极管提供。

1.2 试验设计

挑选颗粒饱满、无病虫害、结构完整的新鲜绿豆种子，用蒸馏水冲洗2～3 次，再用5%高锰酸钾溶液消毒15 min，蒸馏水冲洗4～5 次，之后将种子均匀排列在铺有滤纸的培养皿中。

以绿色光质照射为对照组（CK），以红、橙、黄、青、蓝、紫光以及红外光照射为试验组，每个处理50 粒种子，重复3 次。每个培养皿中加入20 mL 蒸馏水保持滤纸湿润，于（26±1）℃下培养。种子萌发过程中，每隔3 h 往培养皿中加入6 mL 蒸馏水，直到培养12 h。

1.3 测定指标及方法

以种子的胚根顶破种皮为标准，隔3 h 测量一次种子萌发数，直到试验结束（即培养12 h 后），通过发芽率、阶段性发芽比例、发芽势3 个指标考察不同光质对绿豆种子萌发的影响，计算公式见公式（1）～（3）。选取促进效果明显的光质作为试验组，在萌发高峰期，即第2 个3 h 时取样，采用高效液相色谱法[8]测定种子内源激素脱落酸（ABA）、赤霉素（GA3）、吲哚乙酸（IAA）和玉米素核苷（ZR）含量。

1.4 数据分析

采用Excel 2010 软件对试验数据进行整理、分析及绘图，采用SPSS 分析软件进行差异显著性分析及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 光照对绿豆种子萌发的影响

2.1.1 发芽率 如图1 所示，处理12 h 后，不同光照条件下绿豆种子的最终发芽率都达到100%；与绿光（CK）照射的种子相比，其他颜色光照都没有提高绿豆种子最终发芽率，各处理间没有显著性差异。

图1 不同光照条件下绿豆种子的最终发芽率

2.1.2 阶段性发芽比例 从表1 中可知，与绿光（CK）照射的种子相比，有些颜色光照能在一定程度上提高绿豆种子阶段性发芽比例，其中紫光和黄光照射的种子在3～6 h 的发芽比例最高，分别达到48%和46%，均显著高于CK（P ＜0.05），即处理6 h 紫光和黄光处理就有72%和70%的种子发芽，而其他处理此时只有42%～50%的种子发芽。

表1 不同光照条件下绿豆种子的阶段性发芽比例 （%）

2.1.3 发芽势 由图2 可知，与绿光（CK）照射的种子相比，有些颜色光照能一定程度上提高绿豆种子的发芽势，其中紫光和黄光照射的种子发芽势最高，分别达到72%和70%，均显著高于CK 和其他颜色光照处理（P ＜0.05）。

图2 不同光照条件下绿豆种子的发芽势

2.2 光照对绿豆种子内源激素含量的影响

2.2.1 ABA 脱落酸（Abscisic Acid，ABA）在维持种子休眠及抑制种子萌发的过程中起着至关重要的作用。从图3 可以看出，萌发过程中，紫光照射的种子中ABA 含量最高，达到160.299 ng/粒，但是3 种颜色光照对绿豆种子ABA 含量的影响没有显著性差异（P ＞ 0.05）。

2.2.2 GA3赤霉素（gibberellin，GA）是一类四环二萜类化合物，能够促进植物种子发育、茎伸长、成花转变等。由图4 可知，萌发过程中，黄光照射的种子GA3含量最高，达到3 535.944 ng/粒，显著高于紫光和照射的种子（P ＜0.05）；其次是紫光照射的种子，GA3含量为3 209.556 ng/粒，但该处理与绿光照射的种子GA3含量差异不显著。

图3 不同光照条件下绿豆种子萌发过程中ABA 的含量

图4 不同光照条件下绿豆种子萌发过程中GA3 的含量

2.2.3 IAA 吲哚乙酸（indoleacetic acid，IAA）是植物体内的一种生长素，可以促进植物同化物的运输和种子萌发。由图5 可知，萌发过程中，紫光照射的种子IAA 含量最高，达到311.391 ng/粒，显著高于绿光和黄光照射的种子（P ＜0.05）；其次是黄光照射的种子，IAA 含量为207.008 ng/粒，显著高于绿光照射的种子（P ＜ 0.05）。

图5 不同光照条件下绿豆种子萌发过程中IAA 的含量

2.2.4 ZR 玉米素核苷（zein nucleoside，ZR）是植物体内最常见的细胞分裂类激素，不仅能促进细胞分裂，而且能影响种子中淀粉和蛋白质的合成。由图6可知，萌发过程中，紫光照射的种子ZR 含量最高，达到了193.644 ng/粒，显著高于绿光和黄光照射的种子（P ＜0.05），而黄光与绿光处理间种子ZR 含量没有显著性差异。

图6 不同光照条件下绿豆种子萌发过程中ZR 的含量

3 结论与讨论

种子的休眠和萌发是植物生长发育必不可少的环节。激素可以控制植物的新陈代谢，对种子的生理状态产生影响，从而控制种子的休眠和萌发。

3.1 不同光质对绿豆种子萌发的影响

研究发现，黄光和紫光对种子的发芽率没有显著性促进作用，说明绿豆种子是光中性种子，光照并不影响绿豆种子的萌发，此结果和张敏等[8]的研究结论一致。Khan[9]的三因子学说认为当脱落酸等抑制物存在时，需要有细胞分裂素才能打破休眠，促进种子的萌发。光照处理在一定程度上可以代替细胞分裂素来促进种子萌发。还有研究表明，光照处理确实能促进种子的萌发，但是不同种子萌发所需要的光照条件不同[10-12]。笔者的研究结果显示，红、橙、青、蓝及红外光照射对绿豆种子的萌发没有明显影响，而紫光和黄光处理下绿豆种子最终的发芽率虽然没有显著提高，但阶段性发芽比例显著加快，处理6 h 就有72%和70%的种子发芽，而其他处理此时只有42%～50%的种子发芽。

3.2 不同光质对绿豆种子内源激素含量的影响

光照在种子萌发过程中，通过有选择性的释放内源激素ABA、GA3、ZR 和IAA 来影响种子休眠与萌发[13]。该研究中，光照处理后的绿豆种子内源激素含量均有不同程度的增加，其中紫光和黄光照射的绿豆种子ABA 含量相对于绿光照射没有显著增加，表明在绿豆种子萌发过程中ABA 可能作用不显著；而紫光照射会显著增加IAA 和ZR 含量，黄光照射也显著增加IAA 和GA3的含量，表明在绿豆种子萌发过程中IAA 发挥了重要作用，同时ZR 和GA3也发挥了一定的作用。

光照能够活化绿豆种子的内源激素，从而激活潜在的酶系统，加速种子内部的新陈代谢，促进种子的萌发。该研究发现，采用紫色和黄色光照处理绿豆种子，虽然不能显著增加绿豆种子的发芽率，但能提高种子的阶段性发芽比例和发芽势，并显著增加种子萌发过程中IAA 的含量，还能显著增加GA3和ZR 含量。因此，在实际生产中可以通过紫光和黄光处理促进绿豆种子萌发，缩短绿豆芽苗菜的生产周期。